| 研究課題/領域番号 |
19H04397
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
田中 義人 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (80260222)
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| 研究分担者 |
安田 伸広 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 研究員 (10393315)
福山 祥光 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 研究員 (20332249)
鈴木 基寛 関西学院大学, 工学部, 教授 (60443553)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
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| キーワード | X線励起 / X線自由電子レーザー / 半導体 / バンドギャップ / 過渡吸収分光 / 吸収分光 / Ｘ線励起分光 / 時間分解計測 / 近赤外分光 / X線励起分光 / 半導体単結晶 / Ｘ線自由電子レーザー / 放射光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Ｘ線パルス励起によって生じる無機半導体単結晶の高速のエネルギー状態変化を、分光学的手法を用いて明らかにする。Ｘ線励起時の半導体のバンドギャップ近傍の高速光学応答を調べることは、高速Ｘ線センサーとしての基礎特性や放射線損傷メカニズムの解明に加え、元素選択的な励起時に発現する新物性探索につながる。放射光施設でＸ線ポンプ・広帯域近赤外光プローブ法を用いて過渡吸収スペクトルを測定し、半導体の電子状態を観測する。特に近赤外光励起時との比較を行うことにより、Ｘ線励起に特有の性質、すなわち、半導体の「Ｘ線光物性」について知見を得る。
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| 研究成果の概要 |
Ｘ線パルス励起に対する半導体単結晶のバンドギャップ近傍の高速光学応答を、分光学的手法を用いて調べた。ヒ化ガリウム半導体単結晶を対象として、Ｘ線自由電子レーザー施設SACLAにてフェムト秒Ｘ線ポンプ・広帯域近赤外光プローブ法を行った結果、ピコ秒以内にエネルギーギャップが収縮し、その後、数ピコ秒で高エネルギーキャリアがバンドの底に緩和していることがわかった。近赤外光励起時では、これらの現象はピコ秒以内で起こるが、Ｘ線パルス励起時にはキャリアのバンド内での平衡状態に数ピコ秒を要するという、高エネルギー励起に特徴的な現象が明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
半導体素子はその優れた電気特性のために、様々な光や粒子の検出に広く利用されている。本研究では、半導体素子にパルスX線が照射されたときの高速応答を、電気信号応答より４桁以上速い観測能力をもつ過渡吸収分光を用いることにより、電気特性に関与する高速の電子状態の振る舞いを観測した。結果、通常の光学パルスが照射されたときに比べて一桁程度遅い特徴的な電子分布回復過程が観測された。Ｘ線の高速センサーとしての特徴や損傷過程について、基礎的でかつ包括的な知見が得られた。
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